PL167752B1

PL167752B1 - High-voltage gas blow-off fuse

Info

Publication number: PL167752B1
Application number: PL29333892A
Authority: PL
Inventors: Andrzej Wolny; Benedykt Kacprzak; Kazimierz Pierscinski; Stefan Kubiak
Original assignee: Politechnika Gdanska
Priority date: 1992-01-29
Filing date: 1992-01-29
Publication date: 1995-10-31
Also published as: PL293338A1

Abstract

Wysokonapięciowy bezpiecznik gazowydmuchowy składający się z rurowej, dwuwarstwowej komory gaszeniowej, zawierającej warstwę nośną i warstwę gazującą, wyposażonej w styki górny i dolny, wymienny element topikowy i sprężynę wyrzutową, przy czym wymienny element topikowy zawiera topik, otulinę gazującą oraz elektrody górną i dolną do połączenia ze stykami, znamienny tym, że wymienny element topikowy (10)jest wyposażony w korek (13) z tworzywa sztucznego zamykającygórny otwór komorygaszeniowej(1) oraz elektrodę rurkową (12) umocowaną w korku (13) a warstwy: gazująca (2) i nośna (3) są wykonane z materiałów termoplastycznych o dużej udarności.A high-voltage gas-extinguishing fuse consisting of a tubular, two-layer extinguishing chamber containing a supporting layer and a gassing layer, equipped with upper and lower contacts, a replaceable fuse element and an ejection spring, wherein the replaceable fuse element contains a fuse element, a gassing sheath and upper and lower electrodes for connection to the contacts, characterized in that the replaceable fuse element (10) is equipped with a plastic plug (13) closing the upper opening of the extinguishing chamber (1) and a tubular electrode (12) mounted in the plug (13), and the gassing (2) and supporting (3) layers are made of thermoplastic materials with high impact resistance.

Description

Przedmiotem wynalazku jest wysokonapięciowy bezpiecznik gacowydmrchowy o zwiększonej mocy wyłączalnej chroniący transformatory i odgałęzienia od pnia linii w rozdcieluenuh sieciach napowietrznych, wiejskich przed skutkami zwarć i przeciążeń.The subject of the invention is a high-voltage smoke protection fuse with increased breaking capacity, protecting transformers and branches from the line trunk in overhead, rural networks against the effects of short circuits and overloads.

Znany jest bezpiecznik gazowndmrchowy przedstawiony w polskim opisie patentowym nr 54132, składający się z komory gaszeniowej, styków: górnego i dolnego oraz wymiennego elementu topikowego, przy czym komora gaszeniowa jest rurą zamkniętą na swym górnym końcu zbiorniczkiem chłodzącym gazy. Element topikowy posiada dwie elektrody do połączenia ze stykami komory: górną - grzybkową oraz dolną - linkową i jest wyposażony w krótką rurkę o małej średnicy wewnętrznej z materiału gazującego nasadzoną na topik, służąca do gaszenia małych prądów. Komora gaszeniowa jest dwuwarstwową rurą izolacyjną, przy czym warstwa zewnętrzna jest sztywnym nośnikiem o dużej wytrzymałości mechanicznej w postaci laminatu chemoutwardcaleego wzmocnionego włóknem szklanym, zaś warstwa wewnętrzna wykonana jest z materiału dobrze gazującego pod wpływem ciepła łuku elektrycznego oraz nie tworzącego grubych osadów przewodzących składającego się z lepiszcza organicznego i nieorganicznego utleniacza. Zbiornik chłodzący gazy jest rurą metalową szczelnie połączoną z rurą komory gaszeniowej, zamkniętą szczelnie także na swym drugim końcu przy pomocy wkręcanej metalowej zaślepki pełniącej równocześnie rolę elementu dociskającego górny styk elementu topikowego do umieszczonego w tym zbiorniku górnego styku komory. Druga, dolna elektroda elementu topikowego jest wykonana z linki miedzianej i jest łączona z dolnym stykiem bezpiecznika zaciskiem śrubowym. Elektroda ta jest napinana sprężyną wyrzutową umożliwiającą jej wyciągnięcie z komory po przetopieniu się topika.There is a known gas fuse presented in Polish patent specification No. 54132, consisting of an extinguishing chamber, contacts: upper and lower and a replaceable fuse element, the extinguishing chamber is a tube closed at its upper end with a gas cooling tank. The fusible link has two electrodes to connect with the chamber contacts: the upper - mushroom and the lower - stranded, and it is equipped with a short tube with a small internal diameter made of gassing material, placed on the fuse, used to extinguish small currents. The extinguishing chamber is a two-layer insulating pipe, the outer layer is a rigid carrier with high mechanical strength in the form of a chemically hard-pressed laminate reinforced with glass fiber, and the inner layer is made of a material that gasses well under the influence of the heat of an electric arc and does not form thick conductive deposits consisting of a binder organic and inorganic oxidant. The gas cooling tank is a metal pipe tightly connected to the pipe of the extinguishing chamber, also sealed at its other end by means of a screw-in metal plug, which also acts as an element pressing the upper contact of the fusible element to the upper contact of the chamber placed in this tank. The second, lower electrode of the fusible element is made of a copper cable and is connected to the lower fuse contact with a screw terminal. The electrode is tensioned by an ejection spring that allows it to be pulled out of the chamber after the fuse has melted.

Bbczieucnik ten przy wyłączeniu dużych prądów, ze względu na jednostronny wylot gazów, wytwarza zwiększoną siłę odrzutu obciążającą niebezpieczne górne styki i izolator podstawy. Duże ciśnienie wymaga cnauenea wytrzymałości komory na rozrywanie utrudniając osiągnięcie dużej mocy wyłąccαleee. Ponadto kruchy materiał warstwy gazującej stawia zwiększone wymagania wytrzymałościowe zewnętrznej warstwie nośnej obniżając dodatkowo zdolność wyłączają. Nie toleruje on najmniejszych szczelin między warstwami rury komory gaszeniowej, co jest trudne technologicznie, a więc i kosztowne.When the high currents are turned off, the gas outlet produces an increased recoil force that loads the dangerous upper contacts and the base insulator. High pressure requires the chamber to tear strength making it difficult to achieve high shutdown power. In addition, the brittle material of the gassing layer places increased strength requirements on the outer support layer, further reducing the shutdown capacity. It does not tolerate the smallest gaps between the layers of the extinguishing chamber pipe, which is technologically difficult and therefore expensive.

Znany jest także bezzibueeik typu DJP firmy General Ele^ric Company z komorą gaszeniową w postaci zrΌsSee rury dwustronnie otwartej, dwuwarstwowej z warstwą zewnętrzną, nośną z laminatu termoutwardzalnego wzmocnionego włóknem celulozowym i warstwą gazującą z fibry.There is also known a DJP type bezel from General Elric Company with a fire extinguishing chamber in the form of a double-sided open, two-layer pipe with an outer layer, a supporting layer made of a thermosetting laminate reinforced with cellulose fiber and a gassing fiber layer.

167 752167 752

Pełne, dwustronne otwarcie komory gaszeniowej utrudnia wyłączanie prądów niewielkich, gdyż ciśnienie jest wówczas bardzo małe i w związku z tym chłodzenie łuku może być niedostateczne. Ponadto użyte tworzywa warstwowe, bardzo higroskopijne, zmieniają w warunkach napowietrznych po pewnym czasie swe wymiary powodując powstawanie szczelin między warstwami, będących powodem awarii bezpiecznika.Full, two-sided opening of the extinguishing chamber makes it difficult to switch off small currents, because the pressure is then very low and therefore the arc cooling may be insufficient. In addition, the highly hygroscopic multilayer materials used change their dimensions after some time in outdoor conditions, causing gaps between the layers, which are the reason for the failure of the fuse.

Wysokonapięciowy bezpiecznik gazowydmuchowy składający się z rurowej, dwuwarstwowej komory gaszeniowej, zawierającej warstwę nośną i warstwę gazującą, wyposażonej w styki górny i dolny, wymienny element topikowy i sprężynę wyrzutową, przy czym wymienny element topikowy zawiera topik, otulinę gazującą oraz elektrody górną i dolną do połączenia ze stykami charakteryzuje się tym, że wymienny element topikowy jest wyposażony w korek z tworzywa sztucznego zamykający górny otwór komory gaszeniowej oraz elektrodę rurkową umocowaną w korku, a obydwie warstwy tj. gazująca i nośna są wykonane z materiałów termoplastycznych o dużej udarności. Elektroda rurkowa wystaje z korka do wnętrza komory gaszeniowej na taką odległość, aby dolna część komory gaszeniowej, znajdująca się między dolnym końcem elementu topikowego i dolnym otworem wylotowym, miała długość wystarczającą do zgaszenia łuku.High-voltage gas blow-off fuse consisting of a tubular, two-layer extinguishing chamber, containing a carrier layer and a gassing layer, equipped with upper and lower contacts, a replaceable fuse element and an ejection spring, the replaceable fuse element includes a fuse, gassing cover and upper and lower electrodes for connection with contacts is characterized by the fact that the replaceable fusible element is equipped with a plastic plug closing the upper opening of the extinguishing chamber and a tubular electrode fixed in the plug, and both layers, i.e. gassing and carrier, are made of thermoplastic materials with high impact strength. The tubular electrode protrudes from the plug into the extinguishing chamber to such a distance that the lower part of the extinguishing chamber, located between the lower end of the fusible element and the lower outlet opening, has a length sufficient to extinguish the arc.

Korzyści techniczne wynikające z wynalazku polegają na tym, że przy wyłączaniu małych prądów wylot gazów jest jednostronny, co zapewnia większe ciśnienie i skuteczniejsze chłodzenie niż w przypadku wypływu dwustronnego, a w objętości komory między dnem korka i wystającym końcem elektrody rurkowej tworzy się zbiorniczek magazynujący gazy wykorzystywane do chłodzenia łuku elektrycznego w czasie przechodzenia prądu przez zero, zaś przy wyłączaniu prądów dużych ciśnienie wypycha korek pozwalając na wypływ dwustronny, dzięki czemu redukuje się obciążenia mechaniczne podstawy bezpiecznika i nie dopuszcza się do nadmiernego wzrostu ciśnienia w komorze, grożącego jej rozerwaniem. Budowa taka w połączeniu z zastosowaniem materiału gazującego o dużej udarności pozwala na produkowanie bezpieczników z uniknięciem kłopotliwych procesów laminowania warstwy nośnej komory gaszeniowej. Zastosowanie korka z tworzywa sztucznego, zapewnia, dzięki jego elastyczności, dobre przyleganie do ścianek komory gaszeniowej nawet po zwiększeniu się jej otworu.The technical advantages of the invention are that when switching off small currents, the gas outlet is one-sided, which provides greater pressure and more effective cooling than in the case of two-sided outflow, and a reservoir is formed in the volume of the chamber between the bottom of the plug and the protruding end of the tubular electrode to store the gases used for cooling the electric arc while the current passes through zero, and when switching off high currents, the pressure pushes the plug, allowing for two-sided outflow, thanks to which the mechanical loads on the fuse base are reduced and the excessive pressure in the chamber is not allowed to rise, which may result in its bursting. Such a construction, in combination with the use of a high impact gassing material, allows the production of fuses without the troublesome laminating processes of the supporting layer of the extinguishing chamber. The use of a plastic plug ensures, thanks to its flexibility, good adhesion to the walls of the extinguishing chamber even after its opening becomes larger.

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania uwidocznionym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój podłużny bezpiecznika, a fig. 2 - przekrój podłużny elementu topikowego.The subject matter of the invention is explained in more detail in the embodiment shown in the drawing, in which Fig. 1 shows a longitudinal section of the fuse, and Fig. 2 - a longitudinal section of a fuse element.

Komora gaszeniowa 1, rurowa, dwuwarstwowa, z warstwą gazującą 2 z materiału gazującego o dużej udarności, rozciągliwego, takiego jak na przykład politetrafluoroetylen oraz z warstwą nośną 3 z tworzywa termoplastycznego o dobrej wytrzymałości elektrycznej jest wyposażona na swym górnym końcu w sytk górny 4, a na końcu dolnym - w utwierdzony zaciskiem śrubowym styk dolny 5, do których przymocowane są za pośrednictwem górnego zacisku śrubowego 6-górna elektroda linkowa 7 a do dolnego zacisku 8 - dolna elektroda linkowa 9 elementu topikowego 10. Topik 11 jest połączony z górną elektrodą linkową 7 przez zaciśnięcie wewnątrz rurkowej elektrody 12 wciśniętej do korka 13 zamykającego górny wlot komory gaszeniowej 1 i wystającej z niego do wnętrza komory 1 na odległość 20K-80 mm, zaś z dolną elektrodą linkową 9 przez zaciśnięcie wewnątrz metalowej skuwki 15. Na topik 11 nasunięta jest otulina 14 z materiału gazującego. Dolna elektroda linkowa 9 jest napinana sprężyną 16.The extinguishing chamber 1, tubular, two-layer, with a gassing layer 2 made of a high-impact, stretchable gassing material, such as, for example, polytetrafluoroethylene, and with a supporting layer 3 made of a thermoplastic material with good electrical strength, is provided at its upper end with an upper wire 4, and at the lower end - the lower contact 5 fixed with a screw clamp, to which the 6-upper strand electrode 7 is attached via the upper screw clamp, and the lower strand electrode 9 of the fusible element 10 to the lower clamp 8. The fusible link 11 is connected to the upper strand electrode 7 by clamping inside the tubular electrode 12 pressed into the plug 13 closing the upper inlet of the extinguishing chamber 1 and protruding from it into the chamber 1 by a distance of 20K-80 mm, and with the lower stranded electrode 9 by clamping inside the metal ferrule 15. The fuse 11 is covered with a cover 14 from gassing material. The lower cord electrode 9 is tensioned by a spring 16.

Gdy w zabezpieczanym przez bezpiecznik obwodzie prąd przetopi topik 11 elementu topikowego 10, wewnątrz otuliny 14 zapala się łuk elektryczny powodując jej gazowanie a sprężyna 16 wyciąga dolną elektrodę linkową 9. Gaz wypływa tylko dolnym otworem komory gaszeniowej 1. Przy bardzo małych prądach gazowanie otuliny 14 wystarcza do zgaszenia łuku.When the current in the circuit protected by the fuse melts the fuse 11 of the fuse element 10, an electric arc ignites inside the cover 14 causing its gassing and the spring 16 pulls out the lower stranded electrode 9. The gas flows only through the lower opening of the extinguishing chamber 1. At very low currents, gassing the cover 14 is sufficient to extinguish the arc.

Jeśli prąd jest większy, powstające ciśnienie w krótkim czasie rozrywa otulinę 14. Łuk wydostaje się do wnętrza komory gaszeniowej 1 powodując gazowanie warstwy gazującej 2. Ciśnienie przyspiesza wyciąganie elektrody linkowej 9, a jeśli jest dostatecznie wysokie - powoduje także wypchnięcie korka 13, co otwiera górny wylot komory 1 umożliwiając dwustronny wypływ gazów, nie dopuszczając tym samym do nadmiernego wzrostu ciśnienia i sił odrzutu. Do zgaszenia łuku w czasie przechodzenia prądu przez zero wystarcza w tym przypadku gaz zmagazynowany w objętości komory gaszeniowej 1 ze względu na jego wysokie ciśnienie.If the current is greater, the pressure generated quickly breaks the cover 14. The arc escapes into the extinguishing chamber 1 causing the gassing of the gassing layer 2. The pressure accelerates the extraction of the stranded electrode 9, and if it is high enough - it also pushes out the plug 13, which opens the upper the outlet of chamber 1 allowing the gases to flow out both ways, thus preventing excessive pressure build-up and recoil forces. In this case, the gas stored in the volume of the extinguishing chamber 1, due to its high pressure, is sufficient to extinguish the arc during the passage of the current through zero.

167 752167 752

Jeśli ciśnienie gazów w komorze gaszeniowej 1 nie jest dostatecznie wysokie, aby wypchnąć korek 13 - gaz wypływa jednostronnie a jego porcja zebrana w górnej części komory gaszeniowej 1, w przestrzeni między dnem korka 13 i końcem elektrody rurkowej 12, na której spoczywa stopa łuku stanowi zapas do chłodzenia łuku w czasie, gdy prąd przechodzi przez zero i komora 1 gazuje bardzo słabo.If the gas pressure in the extinguishing chamber 1 is not high enough to push out the plug 13 - the gas flows out one-sidedly and its portion is collected in the upper part of the extinguishing chamber 1, in the space between the bottom of the plug 13 and the end of the tubular electrode 12, on which the base of the arc rests, is a reserve to cool the arc while the current passes through zero and chamber 1 gasses very weakly.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies

Cena 1,50 złPrice PLN 1.50

Claims

Patent claims

1. High-voltage gas blow-off unit consisting of a tubular, two-layer extinguishing chamber, containing a super layer and a gassing layer, equipped with upper and lower contacts, a replaceable fusible link and an ejection spring, the replaceable fusible element containing a fuse, gassing cover and upper and lower electrodes for connection with contacts, characterized in that the replaceable fusible element (10) is equipped with a plastic plug (13) closing the upper opening of the extinguishing chamber (1) and a tubular electrode (12) fixed in the plug (13), and the layers: gassing (2) ) and load bearing (3) are made of thermoplastic materials with high impact strength.

A judgment against the extinguishing device according to claim, characterized in that the tubular electrode (12) protrudes from the plug (13) into the extinguishing chamber (1) to such a distance that the lower part of the extinguishing chamber (1) is located between the lower end of the element fusible link (10) and the lower outlet, had a length sufficient to extinguish the arc.